Как работает обратный осмос: принцип действия устройств тонкой очистки воды

Как работает обратный осмос: принцип действия устройств тонкой очистки воды

Используемые в промышленности и быту обратноосмотические установки представляют собой довольно-таки сложные системы, элементами конструкции которых являются сразу несколько разновидностей фильтров.

Под самим этим термином подразумевается процесс, при котором раствор продавливается через мембрану со снижением концентрации содержащегося в нем вещества.

 «Подсмотрена» технология обратного осмоса человеком была в самой природе. Именно по такому принципу функционируют, к примеру, клетки тканей в живых организмах.

Их оболочка представляет собой «мембрану», пропускающую только молекулы воды и задерживающую все остальное.

Обратите внимание

В промышленности фильтровальные системы этого типа могут использоваться не только для очистки, но и для опреснения воды. В некоторых странах такие установки монтируются даже и на станциях очистки сточных вод. 

Основным элементом любой обратноосмотической установки является мембрана, через микроскопические отверстия которой могут пройти практически одни только молекулы Н2О. В конструкцию бытовых систем этого типа входят также:

• 1-2 фильтра первичной очистки;
• накопительный бачок;
• несколько фильтров финишной очистки.

Все элементы конструкции установок обратного осмоса собраны в картриджи. Фильтры первичной очистки необходимы для того, чтобы не пропускать к мембране разного рода крупные механические частицы. Это могут быть, к примеру, кусочки ржавчины, песок, земля и пр. Если такого фильтра в системе предусмотрено не будет, мембрана очень быстро засорится и прекратит выполнять свои функции.

Накопительный бак, как уже можно судить по его названию, служит для сбора очищенной воды, прошедшей через мембрану. Процесс фильтрации через этот основной элемент установки происходит обычно очень медленно. Поэтому наполняться накопительный бак может в течение нескольких часов.

Фильтры финишной очистки предназначены для удаления из воды тех примесей, молекулы которых имеют меньшие размеры, чем молекулы Н2О. Также эти элементы очищают воду и от разного рода микроорганизмов – бактерий и вирусов.

Основным преимуществом систем обратного осмоса является, конечно же, то, что они способны очищать воду даже от самых опасных загрязнений. Для городских квартир и даже для частных домов это может быть на самом деле очень актуальным. Ведь при существующей экологической ситуации чистой вода не только в централизованных водопроводах, но даже и в частных скважинах бывает крайне редко.

Текущая из крана в квартире или доме вода зачастую содержит загрязнения как органического, так и химического происхождения. Иногда в ней присутствуют также и вирусы или бактерии. Некоторые из этих микроорганизмов при этом могут быть источниками опасных заболеваний:

• холеры;
• брюшного тифа;
• сальмонеллеза;
• краснухи.

Может содержать неочищенная вода и яйца глистов. Из вредных химических веществ в ней зачастую присутствуют:

• нитриты, аммиак и нитраты;
• фенол;
• разного рода вредные растворители;
• тяжелые металлы и т.д.

По результатам проводимых исследований, обратноосмотические системы способны очищать воду от 98% всех присутствующих в ней загрязнений. Такими отличными эксплуатационными характеристиками не может похвастаться больше ни один другой бытовой фильтр.

В том случае, если в доме будет смонтирован фильтр обратного осмоса, его владельцам не придется кипятить или же вымораживать используемую для питья или, к примеру, стирки воду. Считается, что после прохождения очистки в такой системе воду без опаски можно применять даже для приготовления каш для грудничков.

Есть у использования фильтров этого типа и еще один плюс. Вода, прошедшая такую очистку, ни при каких обстоятельствах не вызывает у людей аллергии. Купать в ней без ее предварительного кипячения можно даже новорожденных детей.

Важно

Также использование такой воды позволяет значительно продлить срок службы всевозможных бытовых приборов — чайников, утюгов, термопотов, стиральных машин. Из-за отсутствия солей, при ее применении на стенках и нагревательных элементах бытовой техники не образуется накипи.

Еще одним преимуществом использования обратноосмотических установок является возможность приготовления очень вкусной еды. Фильтры этой разновидности удаляют из воды все компоненты, перебивающие вкус разного рода блюд и напитков. Кофе и чай, приготовленные на очищенной подобным образом воде, к примеру, получаются необыкновенно ароматными.

Пользу от применения в быту фильтров этого типа, таким образом, можно получить просто колоссальную. Однако, к сожалению, у использования таких систем имеется и обратная негативная сторона.

Из проходящей через фильтры и мембрану подобных установок воды удаляются практически все посторонние вещества. То есть она становится едва ли не дистиллятом. Мнение у врачей о пользе и вреде подобных жидкостей между тем сильно расходятся.

Советские медики, к примеру, считали дистиллированную воду безусловно вредной для здоровья. И сегодня многие врачи полагают, что качественная питьевая вода обязательно должна содержать разного рода натуральные минеральные вещества. Полезным дистиллят для человека может быть только при условии непродолжительного применения.

Некоторые медики полагают, что регулярное использование прошедшей обратноосмотическую очистку воды может грозить нарушением в организме минерального баланса. Это же в свою очередь чревато:

• отложением в тканях солей;
• ухудшением состояния костной ткани;
• развитием артрозов;
• развитием мышечных судорог;
• ухудшением состояния зубной эмали и пр.

Дефицит калия и магния же может и вовсе привести к развитию серьезных заболеваний сердечно-сосудистой системы и даже к внезапной смерти.

Никаких масштабных исследований в отношении небезопасности для здоровья прошедшей очистку в системах этого типа воды, к сожалению, не проводилось.

Следовательно, и говорить с уверенностью о том, приносит ли она больше пользы или вреда организму человека, к сожалению, нельзя.

Так что приобретать системы обратного осмоса для квартиры или дома их хозяева могут исключительно на свой страх и риск. 

Большинство владельцев недвижимости полагает, что обратноосмотические системы все же более полезны, чем вредны. Такого же мнения придерживаются и некоторые медики.

Ведь известно, что большую часть необходимых солей человек получает все же вовсе не из воды, а из еды. Следовательно, и пользоваться такими фильтрами более-менее безопасно.

В любом случае от разного рода загрязнений и болезнетворных микроорганизмов воду установки этого типа очищают на самом деле очень хорошо. 

Совет

Ко всему прочего, проблему отсутствия солей в очищенной таким образом воде в наше время можно решить очень просто. Для этого нужно всего лишь приобрести обратноосмотический фильтр особой конструкции — дополненный минерализатором. В установках этого типа в прошедшую через мембрану и фильтры финишной очистки воду на заключительном этапе добавляются все необходимые для организма человека соли.

Таким образом, приобретать владельцам домов и квартир для очистки воды сегодня стоит системы обратного осмоса с минерализаторами. Конечно же, такого гармоничного сочетания солей, как в природной воде, подобные конструкции обеспечить не могут. Но возможный вред от употребления дистиллята снизить они все же способны значительно.

При выборе системы обратного осмоса следует обращать внимание также и на марку производителя. Считается, что приобретать такие фильтры стоит только от известных компаний с хорошей репутацией. Дело в том, что недобросовестные производители могут использовать для изготовления установок обратного осмоса некачественные материалы, способные выделять в воду вредные вещества.

Также при покупке стоит обратить внимание и на то, какие фильтры включены в систему. В особенности это касается собственно самой мембраны обратного осмоса. Считается, что наилучшими характеристиками на настоящий момент отличаются мембраны Filmtec. Стоят они довольно-таки дорого, но при этом и очищают воду практически безупречно.

• Что такое обратный осмос и как он применяется
• Фильтры обратного осмоса: особенности работы и нюансы выбора
• Что такое обратный осмос? Его достоинства и недостатки

Принцип работы обратного осмоса: схема мембраны, метод очистки воды

Обратный осмос – это именно та технология, которая защитит вас от вредного воздействия свинца, тяжелых металлов, хлора, химических примесей, пестицидов, патогенов, бактерий, вирусов, и даже радиоактивных материалов. Предлагаем вам познакомиться с принципами ее работы и проверить правдивость распространенных мифов о ней.

Опасность водопроводной воды

Чистая вода – одна из важнейших потребностей нашего тела. Это печальный факт, ведь у современного человека доступ к ней практически отсутствует, особенно если речь идет о промышленно развитых регионах.

Данная проблема возведена в разряд глобальных.

Данные многочисленных исследований гласят, что ни водопроводная, ни колодезная вода ныне не пригодны для питья из-за их сильнейшего загрязнения, отравлены реки, озера, скважины.

Конечно, загрязняющие вещества находятся не на том уровне, который способен вызвать отравление или другие побочные эффекты мгновенно. Однако, накапливаясь, с течением времени они могут привести к развитию серьезных заболеваний. Даже химические соединения, используемые в городских водопроводных системах, такие как хлор и фтор, токсичны.

Используется данная технология при создании бутилированной и опреснения морской воды. А в последние десятилетия появились бытовые системы обратного осмоса, установить которые в свои квартиры решается все большее количество людей.

В пользу данного метода фильтрации говорят компактные размеры, умеренная цена и отменное качество очистки. Все это делает такие приборы просто незаменимыми в условиях городских квартир.

Предлагаем разобраться с тем, как работает система обратного осмоса.

Что собой представляет и как работает?

Технология обратного осмоса известна также как индустриальная ультрафильтрация. Разработана она в США в 1950-х годах в рамках финансируемой государством программы опреснения морской воды.

Сегодня данный метод считается одним из наиболее удобных и эффективных способов фильтрации.

Используется он во многих отраслях промышленности, которым требуется в своей работе ультраочищенная вода, а также в быту.

Принцип работы системы обратного осмоса заключается в прохождении молекул воды через полунепроницаемую мембрану под давлением.

Корпус мембраны обратного осмоса состоит из прижатых друг к другу и обвернутых вокруг полой центральной трубки листов. Подобная конфигурация обычно называется спиральной или модульной.

Доступна она в различных размерах, от которых и зависит производительность системы:

• бытовые устройства имеют малые модулями 5 см в диаметре и 25 см длиной;
• промышленные – соответственно 10 см и 100 см.

Помещаются подобные мембраны в специальные контейнеры, называемые корпусами мембран обратного осмоса. Они позволяют поддерживать необходимое давление по всей поверхности. Именно оно является движущей силой, заставляющей жидкость проходить через мембрану, отделяющую нежелательные примеси.

Максимально упрощенная схема обратного осмоса изображена ниже.

Стадии очистки

Принцип действия метода обратного осмоса воплощается в трех этапах:

1. Предварительная очистка воды. Происходит в больших вертикальных колбах. На рисунке ниже они обозначены номерами 3, 4, 5.
2. Прохождение через мембрану. Корпус мембраны обратного осмоса (горизонтальная колба) обозначен номером 7.
3. Стадия посточистки. Колба обозначенная номером 12.

Схема подключения обратного осмоса – на рисунке ниже.

Вода, прошедшая стадию предварительной очистки, поступает на полупроницаемую мембрану, после прохождения которой одна часть ее становится очищенной, а вторая забирает все загрязнения.

Система очистки воды обратного осмоса работает не быстро, поэтому жидкость, прошедшая через мембрану, накапливается в специальном резервуаре (№ 11 на рисунке), откуда и поступает на посточистку.

На этой стадии фильтрации воды обратным осмосом она гарантированно очищается от всех вредоносных примесей, остатков хлора и органики.

Обратноосмотические мифы

Вокруг системы обратного осмоса витает множество мифов.

Миф № 1

Обратный осмос вымывает необходимые нашему организму минералы.

Несомненно, водопроводная вода содержит небольшое количество минералов, но их доля настолько мала, что просто не способна оказать какое-либо влияние на состояние здоровья. К примеру, в стакане апельсинового сока их больше, чем в целой ванне неочищенной жидкости.

Наоборот, она содержит лишь неорганические соединения, не перевариваемые организмом, а также тяжелые металлы, многие из которых токсичны или даже радиоактивны. В то время как он предпочитает органические минералы и микроэлементы, получить которые можно лишь из ежедневного сбалансированного питания.

Обратный осмос удаляет неорганические минералы, металлы и многое другое, чтобы предоставить вам чистейшую, здоровую и природную питьевую воду.

Миф № 2

Большое количество сточных вод.

Да, на основе принципа обратного осмоса образуется некоторое количество промывочных вод, используемых для очистки и промывки мембраны от отфильтрованных ею загрязняющих веществ. Этот сложный процесс позволяет не менять дорогостоящую мембрану по несколько лет.

Также он держит всю систему в чистоте, поскольку большинство вредных примесей сливаются в канализацию, а не находятся в ловушке внутри корпуса фильтра.

При этом сточная вода является достаточно чистой, может быть собрана и использована для полива растений, бытовых очистительных мероприятий.

Миф № 3

Пяти- и десятимикронный фильтры предварительной очистки никому не нужны, ведь толщина мембраны меньше 1 микрона.

Дело в том, что мембрана весьма чувствительна к хлору, железу и органическим примесям. Во время механической очистки происходит сокращение их объемов до допустимых.

Миф № 4

Такая вода абсолютно безвкусная, неживая.

Что касается вкуса, то тут вопрос весьма спорный. Если ее сравнивать с водопроводной, имеющей яркий привкус хлорки, то вкуса у нее действительно нет.

Если подразумевается колодезная, то она, как правило, обогащается пролегающими под поверхностью минералами и имеет тонкий металлический привкус.

Специалисты же говорят, что фильтр, работающий на системе обратный осмос, придает жидкости вкус, схожий со вкусом воды из талых ледников. Это происходит благодаря использованию на одной из стадий очистки угольного фильтра.

Обратите внимание

Приобретать или нет описываемую систему фильтрации для своей квартиры – исключительно ваше решение. Однако помните о том, что она существует уже более 60 лет, оставаясь все эти годы эффективным способом очистки, уменьшить популярность которого не в состоянии никакие мифы.

Системы очистки воды. Как работает обратный осмос: принцип действия устройств тонкой очистки воды

6 Февраля 2018

Среди бытовых систем очистки относительно недавно появился новый вариант, который называют обратным осмосом. Этот набор фильтров и специальной мембраны стоит немало, но способен дать фору практически любому аналогу. Имеет ли смысл раскошелиться? Чтобы получить ответ на этот вопрос, нужно узнать как работает обратный осмос, а затем соотнести затраты и результат.

Процесс осмоса основан на свойстве воды выравнивать уровень содержания примесей в растворах разделенных мембраной. Отверстия в этой мембране настолько малы, что проходить через них могут только молекулы воды. Если в одной из частей такого гипотетического сосуда увеличить концентрацию примесей, вода начнет перетекать туда до тех пор, пока плотность жидкости в обеих частях сосуда не выровняется.

Обратный осмос дает прямо противоположный результат. В этом случае мембрану используют не для выравнивания плотности жидкости, а для того, чтобы с одной ее стороны собрать чистую воду, а с другой — раствор, максимально насыщенный примесями. Именно поэтому такой процесс называют обратным осмосом.

Все эти химические особенности мало интересны покупателям, особенно тем, кто не слишком хорошо разбирается в науке.

Им достаточно понимать, что центром системы обратного осмоса является специальная мембрана, поры которой настолько малы, что не пропускают ничего, что превышает размеры молекулы воды, а это значительная часть загрязнений, содержащихся в водопроводной воде.

Увы, молекула воды — не самая маленькая на земле, например, молекулы хлора значительно меньше, поэтому они также могут просачиваться через мембрану. Кроме того, контакт с крупными взвесями этой мембране противопоказан. Ее мелкие поры при таком воздействии быстро засорятся, и этот элемент придется сразу же заменить.

Чтобы этого не произошло, в систему обратного осмоса включают еще три дополнительных фильтра, с помощью которых вода проходит предварительную подготовку. Мембрана разделяет частично очищенную воду на две неравные части. Примерно треть поступившего объема представляет собой чистую воду, которая затем поступает в накопительный бак.

Еще две треть объема воды — это часть, в которой сконцентрированы загрязнения. Такой концентрат сливается в канализацию. Между баком и краном обычно имеется небольшой контейнер. Здесь устанавливают картридж, который предназначен для повышения качества уже очищенной воды, например, для насыщения ее полезными минералами. Схематически принцип действия обратного осмоса можно описать так: 

1. Вода поступает из водопроводной системы на фильтры предварительной очистки. 
2. Затем жидкость проходит процедуру обратного осмоса. 
3. Очищенная вода поступает в накопительный бак.

4. Концентрат, содержащий отфильтрованные загрязнения, перемещается в канализацию.

    

5. Чистая вода из накопительного бака поступает на кран для чистой воды непосредственно или через дополнительные устройства.

Таким образом, система обратного осмоса представляет собой набор устройств, которые обеспечивают возможность получить питьевую воду с высокой степенью очистки.

До недавнего времени такие системы использовались, главным образом, в промышленности, на предприятиях общественного питания в оздоровительных учреждениях и т.п.

Важно

Но из-за растущих требований к качеству водопроводной воды в последние годы популярность приобретают системы обратного осмоса, предназначенные для использования в быту. Они различаются по комплектации, производительности, размерам накопительной емкости и т.п.

Фильтры и мембрану нужно периодически заменять. Как определить, что мембрана нуждается в замене? По мере эксплуатации ее поры забиваются, и наступает момент, когда вода просто не проходит в накопительный бак. Такую мембрану придется заменить в любом случае. Но специалисты рекомендуют выполнять замену значительно раньше.

Для определения качества воды, очищенной с помощью системы обратного осмоса, используют электронный прибор — TDS-metr. С его помощью определяют уровень содержания солей в воде.

Для водопроводной воды до очистки этот показатель может составлять 150-250 мг/л, а после очистки по технологии обратного осмоса нормой считается солесодержание в пределах 5-20 мг/л.

Если количество солей в очищенной воде составляет более 20 мг/л, мембрану рекомендуется заменить.

Отдельные элементы системы 

Наиболее дорогостоящим и основным элементом системы обратного осмоса является мембрана. Она представляет собой микропористый материал, скрученный в один или несколько слоев вокруг перфорированного пластикового сердечника. Сверху мембрана закрыта пластиковым защитным чехлом, который закреплен уплотнительными кольцами.

Вода поступает внутрь корпуса мембраны и проходит через пористый наполнитель. При этом молекулы чистой воды проникают через пористый сердечник и далее перемещаются в накопительный бак. Но загрязнения с некоторым количеством воды не могут преодолеть мембранный барьер.

Они выходят из противоположного конца мембранного блока и утилизируются.

Как уже ранее упоминалось, прямой контакт мембраны с обычной водопроводной водой может стать губительным. Дело в том, что ее поры очень мелкие — всего 0,0001 микрон. Мембрану нельзя вынуть, промыть и снова установить, как это делают с некоторыми механическими фильтрами грубой очистки.

Дорогостоящий элемент приходится полностью заменять каждые два-три года. Срок может изменяться в зависимости от условий эксплуатации мембраны: давления в водопроводной системе, количества и характера загрязнений, температуры воды и т.п.

В некоторых случаях мембрана может прослужить пять лет и даже дольше, иногда же замену приходится производить уже после первого года эксплуатации.

Важным фактором при этом является наличие фильтров предварительной очистки: двух механических и одного угольного. Первый механический фильтр отсекает все нерастворимые загрязнения, размер которых превышает 0,5 микрон. Это могут быть песчинки, частички ржавчины и прочая подобная “механика”.

Далее вода проходит сквозь угольный фильтр, который удерживает молекулы различных химических веществ: соединений хлора, которые неизменно присутствуют в водопроводной воде, а также тяжелых металлов, проникших из почвы пестицидов, растворенного железа и других включений органического или неорганического происхождения.

Совет

После этого еще один механический одномикронный фильтр завершает предварительную очистку воды.

В результате на мембрану поступает вода, не содержащая загрязнений, которые могут повредить пористый фильтр или преодолеть его. Эти фильтры нуждаются в регулярной замене каждые несколько месяцев.

Но стоят они на несколько порядков дешевле, чем мембрана, а своевременная замена может значительно продлить срок ее службы. 

Для сбора очищенной воды используют накопительный бак. Его емкость может варьироваться в пределах 4-12 литров, это зависит от производительности системы. Для производства таких баков обычно используется сталь высокого качества. Снаружи емкость покрывают слоем прочной эмали. Внутри устанавливают силиконовую прокладку, которая разделяет бак на две части. 

С одной стороны прокладки находится собранная чистая вода, с другой — воздух. Количество воздуха в камере можно изменять с помощью ниппеля, расположенного на воздушной стороне бака.

Воздух создает внутри накопительного бака дополнительное давление, которое способствует перемещению воды к крану с необходимым напором.

Разумеется, на баке имеется выход для подключения шланга, по которому питьевая вода перемещается к крану.

Обычно этот кран устанавливают на мойке. Если даже подача воды через водопровод будет по каким-то причинам прекращена, в баке останется некоторое ее количество, что сделает проблему менее острой. В этой ситуации для полного опорожнения накопительного бака имеет смысл повысить давление, закачав воздух через ниппельное соединение. 

Обратите внимание

Степень очистки воды с помощью системы обратного осмоса приближает ее к дистиллированной. При этом мембрана пропускает молекулы растворенного в воде кислорода, что повышает ее качество. Для улучшения вкуса воду можно пропустить через минерализатор или другие модули. Но она пригодна для питья и непосредственно после прохождения мембранной очистки. Нет необходимости кипятить ее для питья. 

В качестве дополнительного модуля, улучшающего качество питьевой воды, системы обратного осмоса могут быть дополнены минерализатором или биокерамическим картриджем. Минерализатор используют для обогащения воды такими полезными веществами, как кальций, натрий, магний и т.п. 

Все эти минералы оказывают положительное воздействие на нервную и сердечно-сосудистую системы человека, предотвращают возникновение множества опасных заболеваний, стимулируют нормальный уровень кислотности крови и т.п.

Биокерамический картридж действует иначе. В составе его “начинки” имеются шарики, состоящие из запеченной глины и кусочков турмалина. Этот минерал способен оказывать исключительно полезное для воды воздействие. Он способствует изменению структуры воды, что в конечном итоге благотворно отражается на эндокринной системе и укреплении иммунитета. 

Со временем ресурс таких дополнительных модулей исчерпывается, они требуют периодической замены. Поэтому здесь удобнее использовать кран с двумя вентилями. На один вентиль подают воду непосредственно из накопителя, а на второй — прошедшую через минерализатор. Обогащенную полезными веществами воду используют только для питья, а готовят на воде без минералов.

Преимущества и недостатки в сравнении 

Высокая степень очистки и гарантированное качество питьевой воды — главное достоинство систем обратного осмоса. По оценкам, в очищенной этим способом воде содержание посторонних веществ в десять раз ниже, чем минимально допустимая норма. Особенности конструкции мембраны исключают случайное попадание загрязнений в поток очищенной воды.

Такую воду можно смело употреблять для питья и приготовления пищи, ее можно давать детям и домашним питомцам. Для здоровья вода, полученная по технологии обратного осмоса, значительно полезнее, чем кипяченая водопроводная вода. Аквариумисты используют такую воду для дополнения объема аквариумов без отстаивания. 

Несмотря на более сложную конструкцию по сравнению с обычными бытовыми фильтрами, установка таких систем выполняется без особых проблем. Все необходимое для монтажа обычно поставляется в комплекте. Почти все элементы или их модификации можно приобрести отдельно. 

Система занимает не слишком много места, чаще всего бак и набор фильтров с мембраной закрепляют прямо под мойкой. А компактный кран для питьевой воды, установленный на мойке, обычно прекрасно вписывается в интерьер.

Основной недостаток систем обратного осмоса — высокая изначальная стоимость комплекта. Дальнейшее обслуживание системы также потребует затрат на замену картриджей фильтров, но они стоят значительно меньше.

Каждые несколько лет придется заменять мембрану, цена которой может составлять около 50 долл.

Но расчеты показывают, что в результате затраты на чистую воду обойдутся семье все же дешевле, чем приобретение питьевой воды у сторонних поставщиков.

Важно

Еще одна особенность системы обратного осмоса, которую с натяжкой можно счесть недостатком, это низкая производительность. Очищенная вода просачивается через мембрану очень медленно, стандартная производительность мембраны составляет около 150-300 литров в сутки. 

При этом больше половины воды, поступившей из водопровода, уходит в канализацию, что в некоторой степени отражается на размере коммунальных платежей. Но если объем накопительного бака подобран правильно, то проблемы могут ненадолго возникнуть только при запуске системы непосредственно после установки или после ее длительного простоя с опустошенным накопительным баком.

Как выбрать подходящую модель

Не имеет смысла переплачивать за более производительную мембрану, если в ней нет необходимости. Для сравнения: устройство с производительностью 15 литров в час без труда удовлетворяет потребности в чистой воде небольшого предприятия общественного питания.
Стандартным считается набор, включающий пять основных ступеней очистки: три предварительных фильтра, мембрана и постфильтр. Наполнение этого последнего элемента может варьироваться. Ранее уже упоминался минерализатор и биокерамический картридж. Популярным решением также считается установка картриджа, содержащего скорлупу кокосового ореха, активированный уголь и ионов серебра. Эти вещества обеззараживают воду, дополнительно ее очищают и придают ей приятный вкус. Еще одним интересным вариантом постобработки воды является ультрафиолетовый обеззараживатель. Некоторые модели систем обратного осмоса позволяют использовать одновременно несколько разных картриджей.

Установка обратного осмоса — принцип работы фильтра и накопительного бака

Обеспечить семьи питьевой водой помогают современные системы фильтрации жидкостей на молекулярном уровне.

В водопроводной воде, которую подавляющее большинство людей использует для питья и приготовления пиши, практически, всегда содержится значительное количество механических и химических примесей.

Особенно, опасно содержание в ней солей тяжелых металлов, которые имеют свойство накапливаться в организме, и при достижении предельно-допустимых концентраций, вызывать серьезные нарушения здоровья.

Одним из эффективных методов удаления нежелательных веществ из водных растворов стал обратный осмос.

Техническое описание системы

Термин «осмос» имеет греческое происхождение (первоначально означал толчок, давление), и применяется для обозначения процесса односторонней диффузии через полупроницаемые мембраны под действием различных факторов.

К примеру, прямой осмос – явление выравнивания концентраций растворов, разделенных такой мембраной. Обратный осмос (что это такое) работает немного по другому принципу, о котором мы расскажем подробно.

Осмос – одно из проявлений принципа Ла-Шателье – Брауна, который гласит, что при воздействии на систему извне, находящуюся в устойчивом равновесии, в ней начнутся процессы, направленные на восстановление равновесия (компенсацию воздействия).

Условия равновесия могут быть различными – температура, давление, напряженность электромагнитного поля.

Для явления осмоса таким условием является концентрация раствора.

Два раствора с различной концентрацией растворенного вещества, разделенные полупроницаемой мембраной, как раз и представляют собой систему, в которой нарушено условие равновесия.

Полупроницаемой, называется мембрана, которая пропускает только молекулы определенных веществ.

Различная концентрация растворов, означает, что давление, которое создают молекулы растворителя в растворе с более высоким содержанием примеси, больше, чем в том, где количество примесей меньше.

Эта разница давлений вызывает движение молекул растворителя через мембрану и называется осмотическим давлением.

Когда концентрация обоих растворов выровняется, система придет в равновесие, и диффузия растворителя через мембрану прекратится.

Совет

Если создать в растворе с высокой концентрацией примесей избыточное давление, которое превышает величину осмотического, начнется процесс диффузии молекул растворителя из раствора с большей концентрацией в раствор с меньшей.

В направлении, противоположном направлению осмоса. Такое явление получило название обратного осмоса.

Некоторые сведения из истории

В природе, явление осмоса распространено достаточно, широко.

На макроуровне, примером осмотической мембраны может служить скорлупа куриного яйца, которая легко пропускает молекулы воды или воздуха, задерживая более крупные молекулы различных химических веществ, таких как сахар или соли тяжелых металлов.

На микроуровне, явление осмоса использует любая живая клетка, мембрана которой проницаема для воды, но не пропускает различные примеси.

Человек обнаружил проявления осмоса достаточно давно.

Еще Аристотель наблюдал опреснение морской воды при прохождении через стенки сосуда, сделанного из воска.

В XVIII веке это явление наблюдал Реомюр, используя в исследованиях естественные полупроницаемые мембраны.

На новый этап, имеющий практическое значение, исследования осмоса вышли в 20-х годах XX столетия.

В результате, в 1927 году немецкой компанией «Сарториус» были созданы первые искусственные мембраны.

Но до широкого применения явления дело дошло только 50-х-60-х годах прошлого века, когда технология производства полимерных материалов позволила создавать полупроницаемые мембраны с заданными характеристиками.

В это время было проведено множество научных исследований, которые стали фундаментом для использования явления обратного осмоса.

Уже в начале 70-х годов появились первые промышленные установки, реализующие эти технологии.

Обратите внимание

С тех пор усовершенствованная технология стала одним из главных способов очистки воды во многих странах Запада.

Надежность, универсальность, экономичность и, главное, высочайший уровень очистки (обратный осмос позволяет удалить до 99% находящихся в воде примесей и 100% микроорганизмов) обеспечивают ей широкое применение в промышленных и бытовых установках и сегодня.

Как устроено оборудование

В состав оборудования для обратного осмоса входят:

• тонкопленочная полимерная полупроницаемая мембрана;
• насос для повышения давления (в зависимости от условий эксплуатации может отсутствовать);
• система фильтрации;
• система очистки пространства перед мембраной.

 
Как уже было сказано, обратный осмос предполагает наличие полупроницаемой мембраны.

Она представляет собой тонкую пленку с ячеистой структурой.

Размер ячеек выбирается таким образом, чтобы обеспечить свободное прохождение молекул воды (при этом она не является барьером и для растворенных в воде веществ, размер молекул которых уступает размеру молекулы воды).

Соответственно, все примеси (очистка воды от железа из скважины), размеры молекул которых больше – задерживаются и не попадают в пространство за мембраной.

Второе условие обратного осмоса – создать условия для движения воды через мембрану.

Самый простой способ для этого – подать на мембрану воду под давлением выше осмотического, что обеспечит необходимое направление процесса.

Как правило, для обеспечения производительности установки требуется величина давления воды (какое должно быть в водопроводе в частном доме) в 3-4 атм.

Соответственно, устройства обратного осмоса вполне могут работать с нужной производительностью даже при подаче воды из водопроводной сети (про лучшие полипропиленовые трубы, армированные стекловолокном, написано на этой странице).

Оборудование для повышения давления потребуется только при заборе воды из емкостей или низком уровне давления в водопроводе из полипропилена, армированного стекловолокном (технические характеристики), способного выдержать напор свыше 2-2,5 атм.

Крупные частицы механических примесей, оседая на мембране, перекрывают ячейки и снижают производительность осмотических систем очистки.

Кроме того, некоторые растворенные в воде вещества могут проявлять химическую агрессивность к полимерам, из которых производятся полупроницаемые мембраны, что приводит к их быстрому износу и разрушению.

Чтобы предотвратить такие негативные воздействия в устройствах обратного осмоса, в обязательном порядке, устанавливаются префильтры.

Чаще всего, эти системы фильтрации оснащаются фильтрами тонкой очистки от механических примесей и угольными сорбирующими фильтрами, которые, эффективно удаляют такие агрессивные химические вещества, как соединения хлора и органические растворители.

Количество ступеней префильтра и типы фильтрующих элементов выбираются из условий требуемой степени очистки воды перед подачей на мембрану и ее химического состава.

Важно

В пространстве перед мембраной происходит постепенное накопление различных примесей, что может приводить к засорению поверхности и снижению эффективности работы осмотического фильтра.

Для их удаления в устройствах предусматривают узлы для создания потока жидкости вдоль мембраны.

Степень очистки, которую обеспечивает построенная по такой схеме система обратного осмоса, превосходит показатели любых фильтров, в том числе, и комбинированных, содержащих механические, угольные сорбционные и ионно-обменные фильтры.

Она, практически, полностью удаляет из воды:

• тяжелые металлы,
• радионуклиды и другие канцерогены,
• активные химические вещества,
• биологические примеси,
• опасные вирусы.

Полезна ли очищенная таким способом вода

В обществе и научных кругах бытуют две точки зрения о том, насколько полезна вода, очищенная с использованием обратного осмоса, для человеческого организма.

1. Сторонники первой, утверждают, что вода в человеческом организме выполнят только роль растворителя, и, соответственно, чем она чище, тем лучше.
2. Их оппоненты придерживаются мнения, что поступающая в организм человека вода несет вред от обратного осмоса.
   Жидкость должна, в обязательном порядке, содержать различные микроэлементы, обеспечивающие здоровье человека.

И те и другие, используют множество аргументов, однако, доказательств абсолютной правоты одной из сторон специалистами, пока не найдено.

В качестве же доводов в пользу использования очищенной способом обратного осмоса воды можно привести следующие:

• содержание минеральных веществ в воде далеко от тех норм, которые необходимы для жизнедеятельности человека, львиную их долю он получает с пищей;
• далеко не всегда минеральные вещества в воде находятся в форме, которая усваивается организмом;
• очищенная таким образом вода обладает отличными экстрагирующими свойствами, что позволяет при ее использовании получать полезную и вкусную пищу;
• чистая вода не вызывает аллергических реакций;
• в результате употребления чистой воды, невозможно накопление в организме вредных веществ.

 
Именно, эти достоинства обусловили широкое применение установок обратного осмоса для некоторых отраслей промышленности.

Сферы применения

Наиболее массово, очистка воды обратным осмосом применяется для пищевой промышленности.

Потребность ее в чистой воде велика – приготовление соков и напитков из концентратов, нормализованного (полученного из порошка) молока, производство бутилированной питьевой воды, практически, повсеместно используют эти технологии.

Применяется эта вода в:

• медицине и фармацевтике,
• химической и электронной промышленности,
• производстве парфюмерии.

 
Одним из крупнейших потребителей стали предприятия теплоэнергетики.

Теплоноситель требует очистки от солей жесткости, соединений железа и кремния.

В настоящее время для этих целей широко применяются установки деионизации с йонно-обменными смолами, для регенерации которых, требуется массовое применение активной химии (щелочей и кислот).

Это повышает опасность производства и оказывает разрушающее влияние на окружающую среду.

Производители систем очистки выпускают и бытовые фильтры для воды, использующие явление обратного осмоса.

При его покупке, следует обращать внимание на несколько факторов:

• качество мембраны;
• производительность, наличие накопительного бака -гидроаккумулятора (какой лучше — написано здесь) для очищенной воды, комплектация насосами и другие нюансы конструкции;
• степень очистки воды префильтрами, качество их фильтрующих элементов и периодичность их обслуживания или замены;
• удобство монтажа устройства и его эксплуатации (размеры сантехнических люков);
• наличие гарантии и сервисных служб, осуществляющих гарантийный ремонт, послегарантийное обслуживание и поставку комплектующих.

Технологии очистки воды, достаточно, затратны. Установки обратного осмоса помогают, в значительной мере, исправить ситуацию с плохим качеством питьевой жидкости .

Принцип работы системы водоподготовки с обратным осмосом можете посмотреть в предлагаемом видео.

Система обратного осмоса: что это такое, принцип действия, особенности фильтров и их установка

Обратный осмос является наиболее популярной системой для очистки и опреснения воды. Используется такая система не только в бытовых условиях, но и на промышленных предприятиях, в медицине, в местах с дефицитом пресной воды и других сферах. Технология получила широкое распространение потому, что позволяет получить воду высокого качества очистки.

Что такое обратный осмос?

Принцип работы системы обратного осмоса заключается в том, что жидкость с помощью давления пропускают через полупроницаемую мембрану. Сначала жидкость попадает в фильтр с более концентрированным растворителем, а каждая последующая очистительная емкость содержит меньший концентрат раствора.

Технология фильтра предусматривает его работу в противоположном для осмоса направлении, поэтому возникло такое название. Устройство системы пропускает через мембрану очищенную жидкость, но задерживает растворенные вещества.

Сфера применения

Чаще всего система обратного осмоса требуется на объектах, где важно обеспечить самый высокий уровень очистки и обеззараживания воды. Большую популярность обрела фильтрация данным способом в таких заведениях:

• организации общественного питания;
• санаторно-курортные комплексы;
• лечебно-оздоровительные центры;
• гостиницы.

Благодаря невысоким ценам на бытовые фильтры обратноосмотическая вода доступна для любого желающего. Иногда данным способом очистки пользуются в целях подготовки воды, которая поступает в отопительные системы. Деминерализованная жидкость увеличивает срок службы труб и радиаторов.

Фильтр с обратным осмосом

Пятиступенчатый фильтр обратного осмоса устроен просто. Первые три очистительных емкости выполняют предварительную фильтрацию, затем следует главный элемент с полупроницаемой мембраной, а в конце вода проходит через угольный картридж.

Дополнительно можно приобрести:

• минерализатор;
• насос;
• ультрафиолетовую лампу;
• помпу;
•  структуризатор.

Конструкция фильтра

Самым дорогим компонентом в фильтре для воды является мембрана. Это микропористый материал, который накручен в несколько слоев вокруг пластиковой трубки с отверстиями. Мембрана покрыта специальным чехлом. Он защищает ее от механических повреждений.

Когда вода поступает в картридж, она проходит через наполнитель. Молекулы жидкости проникают через поры в пластиковую трубку и перемещаются в накопительный бак. Загрязнения не могут преодолеть барьер, поэтому с небольшими остатками жидкости утилизируются через отвод.

Поскольку мембрана имеет микроскопические поры, ее нельзя очистить механическим путем или под водопроводной струей. В данном случае материал может забиться и прийти в негодность. Поэтому важно, чтобы жидкость прошла через модули предварительной очистки и уголь.

Механическая фильтрация позволяет задержать частицы, размер которых превышает 0,5 микрон. Уголь удерживает различные химические соединения, металлы и другие органические и неорганические вещества.

Одномикронный фильтр осмоса завершает очистку жидкости перед ее подачей на мембрану.

Такая система увеличивает срок эксплуатации мембранного элемента, а регулярная замена модулей предварительной очистки позволит пользоваться элементом еще дольше.

Функциональные характеристики

Очистка воды методом обратного осмоса выполняется фильтрами различных производителей, каждый из которых предоставляет несколько моделей оборудования. В зависимости от модели устройства можно фильтровать 170-250 л жидкости в сутки.

Производительность установки составляет 4000-15000 л. Для семьи из 4 человек оборудования с ресурсом 5000 л хватит на 1,5-2 года. Срок эксплуатации зависит от качества водопроводной воды и частоты смены картриджей предварительной очистки.

Как выбрать фильтр

Перед покупкой фильтра с осмосом необходимо определить нужную степень очистки. Количество картриджей может достигать 7, к ним добавляются дополнительные элементы. Стандартная система фильтрации состоит из 3 модулей предварительной очистки, угольного картриджа и мембраны. Более сложные комплектации включают в себя минерализатор и биокерамический активатор.

Важным является выбор накопительного бака. Если он окажется мал, нужно будет каждый раз ждать, пока вода очистится. Если слишком велик, жидкость может застаиваться, и появится характерный запах. Также необходимо учитывать объем пространства под мойкой. Для большой семьи оптимальным считается система фильтрации с производительностью 4-5 л/ч.

Достоинства и недостатки

Среди различных фильтров для дома данная система считается наилучшей.

По оценкам специалистов, в жидкости, которая прошла очистку обратным осмосом, содержится в 10 раз меньше посторонних веществ, чем предусматривает минимальная допустимая норма.

Мембрана устроена таким образом, что исключает попадание загрязнений в отфильтрованную жидкость. По степени очистки такая вода сравнима с дистиллированной.

Монтаж установки осмотический очистки достаточно прост и не требует специальных знаний или инструментов. Каждый модуль можно приобрести отдельно, если возникает необходимость его заменить. Вся конструкция осмоса спрятана под мойкой, а сверху только небольшой кран для подачи очищенной жидкости.

Совет

Главным недостатком обратного осмоса считается высокая стоимость комплекта. Обслуживание требует регулярной замены модулей предварительной чистки, однако их цена гораздо ниже.

Необходимо учитывать, что мембрана нуждается в замене один раз в несколько лет. А она является самой дорогой составляющей осмоса.

Но если сравнить затраты на покупку воды у сторонних производителей с той, которая очищена бытовым осмосом, выгоднее приобрести фильтр.

К недостаткам относят медленную очистку, которая составляет 150-300 л в сутки. Большая часть воды утилизируется вместе с загрязнениями, что увеличивает затраты на коммунальные платежи. Однако при правильном выборе накопительного бака можно избежать таких проблем.

Обратный осмос или проточный фильтр?

Выбор системы очистки воды зависит от разных условий. Прежде всего важно определить качество жидкости в водопроводе.

Если ее предстоит фильтровать только от механических примесей, тогда достаточно установить проточный фильтр.

Если же в воде содержится большое количество вредных примесей, то обратный осмос справится с такой задачей гораздо лучше. Заказать анализ можно в любой крупной компании, производящей очистительное оборудование.

Если давление в системе осмоса 3 ат и ниже, необходимо устройство для увеличения давления. Проточному фильтру такое оборудование не нужно. Главным отличием осмоса от проточной системы является степень очистки. Цена на первое изделие гораздо выше, чем на второе. Но качество очистки сильно отличается в пользу осмоса.

Установка фильтра своими руками

Установка системы обратного осмоса требует минимальных навыков работы с сантехникой и минимум инструментов. Монтаж системы осуществляется под раковиной на кухне. Для этого необходимо:

1. Перекрыть подачу воды и сделать врезку. Соединение следует обмотать ФУМ-лентой, чтобы избежать протекания.
2. Отключается труба подачи от крана холодной воды, присоединяется и закрепляется врезка в виде тройника.
3. Монтируется кран питьевой воды. Его необходимо устанавливать в непосредственной близости к мойке. Для этого необходимо подготовить фиксаторы труб и крепежные гайки. Если соответствующее отверстие под кран отсутствует, его следует вырезать, используя дрель и сверло с алмазным напылением. Можно подключить кран к любому устройству, например, кофеварке.
4. Если в водопроводе низкое давление, устанавливают насос. Его следует размещать перед мембраной, после фильтров предварительной очистки. Это позволит продлить срок службы помпы, поскольку она не будет засоряться. Так как насос является электроприбором, важно тщательно герметизировать все соединения и стыки.
5. Систему фильтрации можно размещать горизонтально или вертикально, это никак не влияет на процесс очистки. Также в случае нехватки места накопительный бак можно установить в положении на боку.
6. Когда монтаж системы завершен, нужно ее промыть. Для этого спускают некоторое количество воды. Нужно закрыть вентиль в бак и открыть кран. Через некоторое время полностью заполнить бак и вылить его содержимое в канализацию. После этого система готова к использованию.

Как продлить эксплуатационный срок системы?

Чтобы продлить срок службы системы обратного осмоса, следует производить его обслуживание. Прежде всего необходимо вовремя менять модули предварительной очистки (каждые 3-6 месяцев). Каждый картридж рассчитан на какой-то ресурс, а использованный объем жидкости можно отследить по показаниям счетчика.

Мембрана может прослужить 1-5 лет. На это влияет качество воды, ее количество и температура. Теплая жидкость скорее выведет из строя модуль.

При слабом давлении усилия для продавливания жидкости через мембрану не хватает, и многое утилизируется в канализацию, а ресурс самой мембраны уменьшается.

Обратите внимание

Поэтому важно снабжать осмос насосом, если это необходимо. Кроме того, модули предварительной очистки быстро загрязняются.

Чтобы вовремя осуществить ремонт или замену картриджей осмоса, нужно уметь распознать сбои:

• постоянное журчание указывает на то, что жидкость беспрерывно спускается в канализацию;
• модули предварительной очистки приходят в негодность менее чем за 2 месяца;
• отсутствие воды из крана при полной заполненности бака;
• появление накипи на чайнике и соленого привкуса в воде;
• не работает насос во время подачи жидкости;
• включение помпы, когда не происходит процесс фильтрации.

Если модули осмоса работают неправильно, это может привести к формированию негативного мнения у потребителей. Поэтому так важно понимать принцип работы, чтобы вовремя заметить неправильное функционирование системы.